DE725237C

DE725237C - Temperature controller

Info

Publication number: DE725237C
Application number: DES134849D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Neuse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-12-04
Filing date: 1938-12-04
Publication date: 1942-09-17

Description

-- Temperaturregler Die Erfindung geht aus von den bekannten Temperaturreglern,-- bei denen sich eine Metallmembran unter der Wirkung eines mit der Temperatur veränderlichen Druckes verstellt und dabei einen elektrischen Kontakt betätigt. -Bei einer bekannten -Ausführungsform ist ein in--sich abgeschlossener Hohlkörper durch eine ebene Membran in zwei Kammern unterteilt, die--mit Gas gefüllt sind. Ist der Gasdruck in der einen .Kammer größer als: in der anderen, so wird sich die Druckdifferenz mit der Temperatur ändern und dementsprechend die Membran verstellen. Bei einer bestimmten Temperatur schaltet dann der Schalter, der aus einem an der Membran befestigten Kontaktstück und einem festen Gegenkontakt besteht.- Temperature regulator The invention is based on the known temperature regulators, in which a metal membrane changes under the action of a temperature Adjusted the pressure and actuated an electrical contact. -At a well-known one - Embodiment is a self-contained hollow body through a flat membrane divided into two chambers, which - are filled with gas. Is the gas pressure in one .Chamber larger than: in the other, the pressure difference will increase with the temperature change and adjust the membrane accordingly. At a certain temperature The switch then switches, which consists of a contact piece attached to the membrane and a fixed mating contact.

Ein solcher Temperaturregler hat den Vorteil, daß die Schalttemperatur vorn Barometerstand unabhängig ist. Dennoch ist er für die Praxis im allgemeinen nicht geeignet, da einerseits die wirksame Druckdifferenz sich nur wenig mit der Temperatur ändert, so daß Unsicherheiten bezüglich der jeweiligen Schalttemperatur kaum zu vermeiden sind, und da andererseits die Kontaktbewegung schleichend erfolgt, was zu Unzuträglichkeiten führt.Such a temperature controller has the advantage that the switching temperature is independent of the barometer reading. Still, it is for practice in general not suitable because, on the one hand, the effective pressure difference varies only slightly with the Temperature changes, so that there are uncertainties regarding the respective switching temperature can hardly be avoided, and since, on the other hand, the contact movement is creeping, which leads to inconveniences.

Um eine plötzliche Schaltung des Kontaktes zu erhalten, ist man dazu übergegangen, die Metallmembran von Reglern als sog. Springmembranen auszubilden. Man erhält dann große Kontaktwege, die in kürzester Zeit durchlaufen werden, da diese Membranen bekanntlich ruckartig umschlagen, und zwar sich nach außen durchwölben, wenn der Druck auf der Innenseite einen bestimmten Wert erreicht hat, und, wieder zurückspringen, sobald der Druck um ein be- , stimmtes Maß zurückgegangen 'ist, also einen bestimmten anderen Wert erreicht hat. Im folgenden sind diese beiden ausgezeichneten Druckwerte der Kürze halber mit Schalti bzw. Rückschaltdruck, die zugehörige Temperatur mit Schalt- bzw. Rückschalttempi#r'ätur bezeichnet. Um ausreichende Schaltdrücke` zu erzielen, werden derartige Regler im allgemeinen mit einer Verdampfungsflüssigkeit gefüllt.To get a sudden switching of the contact one is to it passed over to train the metal membrane of regulators as so-called spring membranes. You then get large contact paths that are run through in a very short time as is well known, these membranes flip over jerkily, vaulting outwards, when the pressure on the inside has reached a certain value, and, again jump back as soon as the pressure declined to the correct extent ', i.e. has reached a certain other value. The following are these two excellent pressure values for the sake of brevity with Schalti or downshift pressure, the The associated temperature is designated with the switching or switch-back temperature. To be sufficient To achieve switching pressures, such regulators are generally made with an evaporating liquid filled.

Die bekannten Regler mit Springmembran befriedigen jedoch in fabrikatorischer Hinsicht wenig. Es ist nämlich mit den bekannten Herstellungsverfahren nicht möglich, die Regler bei der Fabrikation serienmäßig auf eine bestimmte Schalttemperatur zu bringen. Im allgemeinen werden die Schalttemperaturen der Regler einer Serie innerhalb eines verhältnismäßig weiten Bereiches liegen, mit anderen Worten mehr oder minder vom Sollwert .abweichen. Diese Abweichungen haben verschiedene Gründe. Zunächst werden die einzelnen Membranen auch bei sorgfältigster Herstellung gegeneinander Abweichungen aufweisen, derart, daß die einzelnen Membranen nicht stets bei dem zugrunde gelegten Schaltdruck schalten, daß also die eine Membran einen höheren, die ,andere Membran einen niedrigeren Schaltdruck erfordert. Ferner wird es oft nicht oder nur schwer möglich sein, den Dampfdruck konstant zu halten, sofern man, wie oft erforderlich, ein Flüssigkeitsgemisch verwendet, dessen Komponenten voneinander verschiedene Siedetemperaturen besitzen. Schließlich ist die erzielte Schalttemperatur auch von der Luftmenge abhängig, die in dem fertig gefüllten Regler miteingeschlossen ist und die sich im allgemeinen auch nicht stets gleich groß halten lassen wird.However, the known regulators with a spring membrane are satisfactory in terms of manufacturing Respect little. It is namely not possible with the known manufacturing processes the controller in the production series to a certain switching temperature bring. In general, the switching temperatures of the controllers in a series are within a relatively wide range, in other words more or less deviate from the setpoint. There are various reasons for these deviations. First the individual membranes are against each other even with the most careful manufacture Have deviations, such that the individual membranes are not always in the switching pressure, so that one membrane has a higher, the other membrane requires a lower switching pressure. Furthermore, it often will it will not be possible or only with difficulty to keep the vapor pressure constant, provided that one as often required, a liquid mixture used, its components from each other have different boiling temperatures. Finally, the switching temperature achieved is also depends on the amount of air that is included in the fully filled regulator and which in general cannot always be kept the same size.

Bis zu einem gewissen Grade schafft von diesen Schwierigkeiten Abhilfe ein bekanntes Füllverfahren, bei dem ein Gasflüssigkeitsgemisch :als Druckmittel verwendet wird. Es ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schalttemperatur des Regelorgans durch die Einfülltemperatur des als Druckmittel verwendeten Gemisches von Gas und Flüssigkeit eingestellt wird. Man erhält damit den Vorteil, die Fehler, die auf Ungleichheit der Membranen zurückzuführen sind, ausgleichen zu können, indem man die Fülltemperatur variiert. Ferner hat diese Methode den Vorteil, daß man Mit Membranen gleicher Eigenschaften verschiedene Schalttemperaturen bei der gleichen Füllflüssigkeit erzielen kann; denn dazu ist es lediglich erforderlich, die Fülltemperatur entsprechend zu wählen.To some extent, it remedies these difficulties a well-known filling process in which a gas-liquid mixture: as a pressure medium is used. It is characterized in that the switching temperature of the control element by the filling temperature of the mixture of gas and used as pressure medium Liquid is adjusted. This gives you the advantage of eliminating the errors that arise Inequality of the membranes can be attributed to being able to compensate by one the filling temperature varies. This method also has the advantage that with membranes same properties different switching temperatures with the same filling liquid can achieve; because for this it is only necessary to adjust the filling temperature accordingly to choose.

Aber auch dieses Füllverfahren weist fertigungstechnisch noch Mängel auf. Man ist nämlich hier gezwungen, für jede verwendete Membran den Schaltdruck zu messen, um so die .erforderliche Fülltemperatur feststellen zu können. Doch abgesehen von dieser lästigen Notwendigkeit ist man auch bei Anwendung des eben dargestellten Füllverfaherens noch nicht sicher, daß der fertig gefüllte Temperaturregler nicht doch noch Abweichungen des Istwertes vom Sollwert aufweist, da man nie sicher sein kann, ob die an zweiter und dritter Stelle erwähnten Fehler wirklich vermieden worden sind. Es wird sich also auch bei der Herstellung von Temperaturreglcrn nach diesem Verfahren nicht vermeiden lassen, daß ein gewisser Prozentsatz der Regler als Ausschuß zu betrachten ist.But this filling process also still has deficiencies in terms of manufacturing technology on. Here you are forced to set the switching pressure for each membrane used to measure in order to be able to determine the required filling temperature. But apart from that one is of this annoying necessity even when applying what has just been described Filling process not sure that the fully filled temperature controller is not but there are still deviations in the actual value from the setpoint, as you can never be sure whether the errors mentioned in the second and third position have really been avoided are. So it will also be used in the manufacture of temperature regulators according to this Procedures do not allow a certain percentage of regulators to be avoided as rejects is to be considered.

Alle diese Nachteile werden nun durch einen Regler nach der Erfindung vermieden, dessen Herstellung und Einstellung auf den Sollwert in äußerst einfacher Weise vor sich geht und der sich serienmäßig so genau einstellen läßt, daß die gewünschte Schalttemperatur mit der Genauigkeit von Bruchteilen eines Grades eingehalten werden kann. Dieser Regler weist darüber hinaus aus später erörterten Gründen eine gegenüber den bisher bekannten Reglern erhöhte Ansprechempfindlichkeit .auf. Der neue Regler geht von der erwähnten bekannten Anordnung aus, bei der eine Membran ein Gehäuse in zwei Kammern unterteilt. Die Membran ist dabei als Springmembran ausgebildet. Die eine Kammer, die Arbeitskammer, ist teilweise mit einer verdampfenden Arbeitsflüssigkeit gefüllt, die andere Kammer, die Schaltkammer, enthält einen Schaltkontakt und ein Gas. Der neue Regler ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflüssigkeit bei einer beliebigen Temperatur eingefüllt ist und daß der Gasdruck in der Schalterkammer in der Weise eingestellt ist, daß der Regler auf die Solltemperatur gebracht und der Gasdruck so weit verändert worden ist, bis die Schaltung erfolgt. Ein weiterer Vorteil eines solchen Reglers ist darin zu sehen, daß durch die Wahl der Arbeitsflüssigkeit und des Gasdruckes in der Schalterkammer die Empfindlichkeit des Reglers willkürlich verändert, insbesondere groß gemacht werden kann, ohne daß Änderungen an der Membran erforderlich sind.All of these disadvantages are now eliminated by a regulator according to the invention avoided its production and adjustment to the setpoint in an extremely simple Way goes on and which can be set as standard so precisely that the desired Switching temperature can be maintained with the accuracy of fractions of a degree can. This regulator also has an opposite for reasons discussed later the previously known controllers increased response sensitivity .auf. The new controller is based on the aforementioned known arrangement in which a membrane is a housing divided into two chambers. The membrane is designed as a spring membrane. One chamber, the working chamber, is partially filled with an evaporating working fluid filled, the other chamber, the switching chamber, contains a switching contact and a Gas. The new regulator is now characterized in that the working fluid is filled at any temperature and that the gas pressure in the switch chamber is set in such a way that the controller is brought to the target temperature and the gas pressure has been changed until the switching takes place. Another The advantage of such a controller is to be seen in the fact that the choice of working fluid and the gas pressure in the switch chamber, the sensitivity of the regulator is arbitrary changed, in particular, can be made large without changes to the membrane required are.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit i ist ein gasdicht verschließbares Gehäuse bezeichnet, das durch die Springmembran a in die Arbeitskammer 3 und die Schalterkammer 4. unterteilt ist. In der Schalterkammer ,4 ist der Schaltkontakt 5 angeordnet, der bei Verstellung der Membran geschlossen bzw. geöffnet wird. 6 und 7 sind gasdichte Durchführungen von Leitungen 8 und 9, die zu dem Schaltkontakt 5 führen. Mit io ist ein in die Arbeitskammer, mit i i ein in die Schalterkammer führender Füllstutzen bezeichnet. In der Schalterkammer q. befindet sich ein Gas. Sein Druck ist neben den mechanischen Daten der -Membran und der Wahl der Arbeitsflüssigkeit abhängig von dem Wert der Temperatur, bei der der Schalter schalten soll. Um zu erreichen, daß der Regler tatsächlich bei der gewünschten Schalttemperatur schaltet, wird der Gasdruck entsprechend eingestellt.A preferred embodiment of the invention is shown in the drawing shown. With i a gas-tight closable housing is referred to, which by the spring membrane a is divided into the working chamber 3 and the switch chamber 4 is. In the switch chamber 4, the switch contact 5 is arranged, which when adjusted the membrane is closed or opened. 6 and 7 are gas-tight bushings of lines 8 and 9, the lead to switching contact 5. With io is a into the working chamber, with i i a filler neck leading into the switch chamber designated. In the switch chamber q. there is a gas. Its print is next to the mechanical data of the membrane and the choice of working fluid the value of the temperature at which the switch is to switch. To achieve, that the controller actually switches at the desired switching temperature, the Gas pressure adjusted accordingly.

Die Füllung des Reglers und seine Einstellung auf die Solltemperatur ist hier also ganz besonders einfach. Da die Änderung des Gasdruckes in der Schalterkammer q. bei auf Solltemperatur gehaltenem Regler erst erfolgt, wenn die Füllung der Arbeitskammer 3 mit der Arbeitsflüssigkeit beendet und die Arbeitskammer 3' :abgeschlossen ist, sind alle oben näher dargelegten Fehlermöglichkeiten hier nicht gegeben, und es ist .auch nicht erforderlich, daß die einzelnen Membranen bei den Reglern einer Serie untereinander gleich bzw. ihre Daten bekannt sind.The filling of the regulator and its setting to the target temperature is particularly easy here. Because the change in gas pressure in the switch chamber q. If the controller is held at the setpoint temperature, this only takes place when the working chamber is filled 3 finished with the working fluid and the working chamber 3 ': is closed, none of the possible errors detailed above are given here, and there is .also not necessary that the individual membranes in the controllers of a Series are the same or their dates are known.

Währendes bei den bekannten Springmembranreglern nicht möglich ist, als Arbeitsflüssigkeiten solche zu verwenden, deren Dampfdrücke bei der Schalttemperatur um mehr als den erforderlichen Schaltüberdruck höher als 76o mm liegen, können für die . erfindungsgemäßen Regler auch Arbeitsflüssig@-keiten verwendet werden, deren Dampfdrücke bei Schalttemperatur wesentlich höher als 76o mm liegen. Im Falle der Verwendung von Arbeitsflüssigkeiten mit höherem Dampfdruck ist auch die Dampfdruckänderung je Temperatureinheit entsprechend der größeren Steilheit der Dampfdruckkurve größer, 'so daß die Differenz zwischen Schalt- und Rückschalttemperatur kleiner wird, der Regler also besser arbeitet als die bisher bekanntgewordenen Regler.While this is not possible with the known spring membrane regulators, to use as working fluids those whose vapor pressures are at the switching temperature by more than the required switching overpressure higher than 76o mm can be used for the . Regulator according to the invention also working fluids are used whose Vapor pressures at switching temperature are significantly higher than 76o mm. In case of Using working fluids with higher vapor pressure is also the vapor pressure change for each temperature unit, the greater the steepness of the vapor pressure curve, 'so that the difference between switching and reset temperature is smaller, the Controller works better than the controller that has become known up to now.

Der erfindungsgemäße Springmembranregler hat neben den genannten Vorteilen auch noch den Vorzug, daß ein Kontaktabbrand dadurch vermieden werden kann, daß man als Gas zur Füllung der Schalterkammer q. ein Gas oder Gasgemisch verwendet, von dem die Kontaktteile auch bei Erhitzung nicht angegriffen werden, z. B. trockenen Stickstoff.The spring membrane regulator according to the invention has the advantages mentioned also has the advantage that contact erosion can be avoided in that as gas to fill the switch chamber q. a gas or gas mixture is used, from which the contact parts are not attacked even when heated, e.g. B. dry Nitrogen.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Temperature controller with one of a spring membrane Housing divided into two chambers, one of which (the working chamber) is partially filled with an evaporating working fluid and the other (the switch chamber) the switching contact and a gas, characterized in that the working fluid is filled at any temperature and that the gas pressure in the switch chamber is set in such a way that the controller is brought to the target temperature and the gas pressure is changed until the switching takes place.

2. Temperature controller according to claim i, characterized in that the choice of the working fluid and the gas pressure in the switch chamber, the sensitivity of the regulator is arbitrary can be adjusted without changes to the membrane being required for this purpose.